Nghiên cứu quá trình tạo sản phẩm probiotic nước trái cây từ vi khuẩn lactobacillus

Header Page of 126 -1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THU NGA NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO SẢN PHẨM PROBIOTIC NƯỚC TRÁI CÂY TỪ VI KHUẨN LACTOBACILLUS Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Đồ uống Mã số: 60.54.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 -2- Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Phản biện 1: PGS TS Trần Thị Xô Phản biện 2: TS Huỳnh Ngọc Thạch Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Đại học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng 07 năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 -3- MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trái rau thực phẩm tốt cho sức khỏe, chúng giàu chất chống oxi hóa, vitamin, chất xơ khoáng chất Nhiều nghiên cứu cho nước trái xem môi trường tốt ñể nuôi dưỡng chế phẩm sinh học [15] Hơn nữa, trái rau không chứa chất liên quan ñến tượng không dung nạp lactose cholesterol ñể ngăn cản việc sử dụng ñối tượng sản phẩm probiotics thường ñược bán thị trường dạng sữa lên men sữa chua Thị trường Việt Nam tràn ngập sản phẩm nước giải khát có gas nước giải khát có nguồn gốc tự nhiên từ loại thảo dược trà xanh, nhân sâm, atisô, nha ñam… Tuy nhiên, chưa tìm thấy loại sản phẩm ñồ uống có nguồn gốc từ môi trường dinh dưỡng tự nhiên loại nước ép trái có chứa probiotic ñể ñem lại sức khỏe cho người tiêu dùng Xuất phát từ thực tiễn nhu cầu ngày cao thị trường, ñịnh chọn ñề tài: “Nghiên cứu trình tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus” MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ñến trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Từ ñó xác ñịnh thông số công nghệ tối ưu cho trình tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum - Đề xuất quy trình công nghệ tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page of 126 Header Page of 126 -4- - Theo dõi thay ñổi chất lượng sản phẩm probiotic nước trái sau tuần bảo quản ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu - Cam sành (Tên khoa học: Citrus nobilis) - Chủng vi khuẩn Latobacillus plantarum ATCC 8014 Viện Pasteur TP Hồ Chí Minh cung cấp - Môi trường nuôi cấy vi khuẩn MRS (De Man-Rogasa-Sharpe) xuất xứ từ Ấn Độ - Đường saccarose Công ty ñường Biên Hoà sản xuất Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp hóa lí - Phương pháp hóa học - Phương pháp vi sinh - Phương pháp toán học Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Ý nghĩa khoa học ñề tài - Các thông số nồng ñộ dịch lên men, nhiệt ñộ thời gian trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum ñược xác ñịnh phương pháp ño Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm ñể giảm số thí nghiệm ñã tối ưu hóa thông số công nghệ phần mềm Excel-Solver - Đã ñề xuất quy trình công nghệ tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page of 126 Header Page of 126 -5- 5.2 Ý nghĩa thực tiễn ñề tài - Mở hướng ñi cho thị trường nước giải khát, tạo sản phẩm thực phẩm góp phần ña dạng hóa sản phẩm ñồ uống - Nâng cao hiệu sử dụng chất lượng nước ép trái CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Luận văn gồm có 86 trang, 18 hình, 10 bảng Ngoài phần mở ñầu, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn gồm phần sau: Chương 1- Tổng quan Chương 2- Đối tượng phương pháp nghiên cứu Chương 3- Kết thảo luận Kết luận kiến nghị Footer Page of 126 Header Page of 126 -6- CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu probiotic 1.1.2 Định nghĩa probiotic Theo Fuller (1989), probiotic “chất bổ sung vi sinh vật sống vào thức ăn giúp cải thiện cân hệ vi sinh vật ñường tiêu hóa theo hướng có lợi cho vật chủ” Theo tổ chức Y tế giới (WHO/ 2001), probiotic “các vi sinh vật sống ñưa vào thể theo ñường tiêu hoá với số lượng ñủ ñem lại sức khoẻ tốt cho vật chủ” 1.1.3 Cơ chế tác ñộng vai trò probiotic 1.1.3.1 Cơ chế cạnh tranh loại trừ 1.1.3.2 Tiết chất ñối kháng vi khuẩn 1.1.3.3 Điều chỉnh hệ miễn dịch 1.1.4 Tiêu chuẩn lựa chọn chủng vi sinh vật probiotic 1.14.1 Lựa chọn chủng probiotic 1.1.4.2 Các chủng vi sinh vật dùng phổ biến probiotic 1.1.4.3 Yêu cầu an toàn ñối với chủng vi sinh vật probiotic 1.2 VI KHUẨN LACTIC VÀ CHỦNG LACTOBACILLUS PLANTARUM 1.2.1 Đặc ñiểm vi khuẩn lactic chủng Lactobacillus plantarum 1.2.1.1 Vi khuẩn lactic 1.2.1.2 Vi khuẩn Lactobacillus plantarum 1.2.2 Môi trường sống Vi khuẩn lactic phát triển tốt môi trường chứa nhiều carbohydrate, protein, vitamin oxygen Chúng ưa Footer Page of 126 Header Page of 126 -7- không ưa axit, loài khác sinh trưởng thích nghi ñiều kiện môi trường khác [4], [23] 1.2.3 Các trình trao ñổi chất vi khuẩn lactic Lên men ñồng hình Lên men lactic dị hình 1.3 MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN LACTIC 1.3.1 Môi trường dinh dưỡng 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến phát triển khuẩn lactic 1.3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt ñộ 1.3.2.2 Ảnh hưởng pH 1.3.2.3 Ảnh hưởng oxy 1.4 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TRÁI CÂY, NƯỚC CAM ÉP Trong cam tươi có nước 87,5%, protid 0,9%, glucid 8,4%, acid hữu 1,3%, cellulose 1,6%, calcium 34mg%, sắt 23mg%, caroten 0,4mg%, vitamin C 40mg% Quả cam nguồn vitamin C, chứa tới 150mg 100g dịch, 200-300 mg 100g vỏ khô 1.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC CAM ÉP 1.6 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG PROBIOTIC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.6.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất sử dụng chế phẩm probiotic giới 1.6.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất sử dụng chế phẩm probiotic nước Footer Page of 126 Header Page of 126 -8- Ở nước ta nay, việc nghiên cứu sản xuất probiotic phục vụ cho ñời sống sản xuất mẻ ñược bắt ñầu ñược quan tâm khoảng thập kỷ gần ñây Trong công nghệ thực phẩm, probiotic ñược tìm thấy sản phẩm lên men truyền thống nước ta rau muối chua (dưa cải muối chua, kim chi…) Trong sản phẩm sữa lên men sữa chua, kefir… Mặc dù ảnh hưởng có lợi probiotic thể nhiều khía cạnh khác việc nghiên cứu ứng dụng probiotic lĩnh vực thực phẩm nước ta hạn chế Việc nghiên cứu sử dụng loại nước ép trái ñể lên men tạo sản phẩm ñồ uống probiotic mẻ chưa ñược công bố nước ta cho ñến thời ñiểm Do ñó, thực ñề tài “Nghiên cứu trình tạo sản phẩm probiotic nước ép trái từ vi khuẩn Lactobacillus” nhằm tìm hướng ñi ñể tạo sản phẩm ñồ uống probiotic mang lại sức khỏe cho người tiêu dùng, ñáp ứng nhu cầu ngày cao thị trường Footer Page of 126 Header Page of 126 -9- CHƯƠNG - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Nguyên liệu - Cam sành (Tên khoa học: Citrus nobilis) - Chủng vi khuẩn Latobacillus plantarum ATCC 8014 - Môi trường nuôi cấy vi khuẩn MRS (De Man-Rogasa-Sharpe) xuất xứ từ Ấn Độ - Đường saccarose Công ty ñường Biên Hoà sản xuất 2.1.2 Máy móc, thiết bị phục vụ nghiên cứu 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp hoá lý 2.2.1.1 Xác ñịnh pH 2.2.1.2 Phương pháp ño ñộ ñục 2.2.2 Phương pháp hóa học 2.2.2.1 Xác ñịnh hàm lượng ñạm tổng (nitơ tổng số) phương pháp Kjeldahl 2.2.2.2 Xác ñịnh hàm lượng ñường tổng phương pháp Bectran 2.2.2.3 Xác ñịnh hàm lượng lipit phương pháp Soxhlet 2.2.3.4 Xác ñịnh hàm lượng axit tổng số 2.2.3.5 Xác ñịnh hàm lượng vitamin C 2.2.3 Phương pháp vi sinh 2.2.3.1 Phương pháp ñếm khuẩn lạc (colony count) hay ñếm ñĩa (plate count) 2.2.3.2 Phương pháp xác ñịnh số lượng nấm men nấm mốc Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 - 10 - 2.2.3.3 Định lượng Coliform & E.coli phương pháp ñếm khuẩn lạc 2.2.3.4 Phương pháp làm tiêu giọt ép (tiêu sống) vi khuẩn 2.2.3.5 Phương pháp nhân giống Lactobacillus plantarum phục vụ cho trình lên men 2.2.4 Phương pháp lên men probiotic nước trái 2.2.5 Phương pháp toán học 2.2.5.1 Phương pháp tính toán 2.2.5.2 Phương pháp toán học Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 - 12 - - Hàm lượng axit tổng số tính theo % axit lactic dịch cam ép ban ñầu 1,4% Các axit hữu có cam chủ yếu axit malic axit xitric - pH dịch cam ép ban ñầu 3,5 Đây khoảng pH tương ñối thấp, ñó ức chế ñược hoạt ñộng ña số loại vi khuẩn có hại 3.2 KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI CỦA CHỦNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM 3.2.1 Đặc ñiểm khuẩn lạc vi khuẩn Lactobacillus plantarum Hình 3.1 cho thấy hình dạng khuẩn lạc Lactobacillus plantarum môi trường MRS nuôi 24h 300C Ta thấy khuẩn lạc Lactobacillus plantarum phát triển môi trường ñông ñặc có dạng hình tròn nhẵn mịn, màu trắng sữa Hình 3.1 Khuẩn lạc vi khuẩn Lactobacillus plantarum 3.2.2 Hình thái vi khuẩn Lactobacillus plantarum Kết quan sát tiêu giọt ép vi khuẩn Lactobacillus plantarum kính hiển vi thể hình 3.2 Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 - 13 - Quan sát vi khuẩn Lactobacillus plantarum kính hiển vi, nhận thấy: - Lactobacillus plantarum trực khuẩn có dạng hình que nhỏ - Không sinh bào tử - Hầu không di ñộng Hình 3.2 Tiêu giọt ép vi khuẩn Lactobacillus plantarum 3.2.3 Khảo sát mối quan hệ ñộ ñục mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum sau nhân giống Tiến hành trình nhân giống ñiều kiện (phương pháp tiến hành mục 2.2.3.5) ñể thu sinh khối vi khuẩn Sinh khối ñược hòa với nước cất, nuôi cấy ñể chọn mẫu có mật ñộ tế bào >105 CFU/ml theo phương pháp ñếm, ñồng thời tiến hành ño ñộ ñục mẫu bước sóng 610nm Giá trị OD ño ñược dùng làm chuẩn ñể ñảm bảo lượng giống ban ñầu cho vào thí nghiệm có số lượng tế bào Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 - 14 - Để mật ñộ tế bào vi khuẩn cho vào lần lên men có giá trị nhau, chọn mẫu sau nhân giống có ñộ ñục giá trị OD610nm = 0,950 - 1,044 cho thí nghiệm sau 3.3 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MẬT ĐỘ TẾ BÀO VI KHUẨN TRONG QUÁ TRÌNH TẠO PROBIOTIC NƯỚC CAM ÉP 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng ñộ dịch lên men Tiến hành lên men mức nồng ñộ chất khô khác 18%, 19%, 20%, 21%, 22% Quá trình lên men tiến hành nhiệt ñộ 300C, thời gian 72h [22] Kết thu ñược thể hình 3.3 Mật ñộ tế bào (CFU/10-9ml) 9.60 9.50 9.40 9.30 Bx=21% Bx=22% 9.30 9.40 9.20 9.00 8.80 8.60 8.60 8.40 8.20 8.00 Bx=18% Bx=19% Bx=20% Nồng ñộ chất Hình 3.3 Ảnh hưởng nồng ñộ chất ñến mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 - 15 - Kết hình 3.3 cho thấy, mật ñộ tế bào vi khuẩn tăng dần tăng nồng ñộ chất từ 18-20% Tại nồng ñộ chất dịch lên men 20%, mật ñộ tế bào ñạt cao 9,50 CFU/10-9ml Nguyên nhân nồng ñộ chất cao lượng thức ăn cho vi khuẩn nhiều ñáp ứng ñược nhu cầu dinh dưỡng vi khuẩn trình sinh trưởng phát triển Ngược lại, nồng ñộ chất thấp, không cung cấp ñủ dưỡng chất nên số lượng vi khuẩn tạo thành Sau ñạt số lượng cao nồng ñộ 20% mật ñộ tế bào bắt ñầu giảm dù nồng ñộ chất có tăng lên 21% hay 22% Tóm lại, Bx=20% nồng ñộ chất thích hợp ñể thu ñược mật ñộ tế bào cao lên men nước cam từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ñộ Qua tham khảo tài liệu [22], khảo sát ảnh hưởng nhiệt ñộ lên men mức giá trị 300C; 32,50C; 350C; 37,50C; 400C Tiến hành lên men với ñiều kiện nồng ñộ chất khô 20%, thời gian lên men 72h Kết thu ñược thể hình 3.4 Footer Page 15 of 126 Mật ñộ tế bào (CFU/10-9ml) Header Page 16 of 126 - 16 - 9.20 9.00 8.80 8.90 8.60 8.40 8.40 7.90 8.00 7.60 7.20 t=30 t=32,5 t=35 t=37,5 t=40 Nhiệt ñộ ( C) Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum Từ kết hình 3.4 ta thấy, nhiệt ñộ lên men tăng dần từ 30- 350C, mật ñộ tế bào vi khuẩn tăng dần số lượng tế bào vi khuẩn ñạt cao nhiệt ñộ 350C; nhiên sau ñó mật ñộ tế bào vi khuẩn bắt ñầu giảm nhẹ tiếp tục tăng nhiệt ñộ lên 350C tiếp tục giảm mạnh nhiệt ñộ 400C Kết ñược giải thích sau: Vì vi khuẩn Lactobacillus plantarum chủng vi khuẩn ưa ấm nên có nhiệt ñộ phát triển nằm khoảng 30370C [20], vượt khoảng nhiệt ñộ này, sinh trưởng phát triển chủng bắt ñầu giảm mạnh Tóm lại, nhiệt ñộ 350C thích hợp ñể thu ñược mật ñộ tế bào cao lên men nước cam từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 - 17 - 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nuôi cấy Mục ñích trình lên men probiotic nước trái ñể thu ñược lượng sinh khối cao sản phẩm, ñó trình lên men dừng lại pha ổn ñịnh thu ñược lượng sinh khối cao ñáp ứng ñược mục tiêu trình lên men Giai ñoạn thường kéo dài vài ñến vài ngày tuỳ ñiều kiện môi trường Từ phân tích trên, ta thấy thời gian lên men yếu tố có tính ñịnh ñối với mật ñộ tế bào Qua tham khảo tài liệu [22], tiến hành khảo sát mức thời gian lên men khác 36h, 48h, 60h, 72h, 84h nhiệt ñộ 300C với nồng ñộ chất khô dịch lên men 20% Kết thu ñược thể hình 3.5 10.00 8.80 9.20 8.50 Mật ñộ tế bào (CFU/10-9ml) 9.00 8.00 7.00 6.00 5.30 4.80 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 T=36 T=48 T=60 T=72 T=84 Thời gian (giờ) Hình 3.5 Ảnh hưởng thời gian ñến mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 - 18 - Từ kết ñồ thị 3.5 ta thấy, với lượng giống Lactobacillus plantarum bổ sung ban ñầu có số lượng tế bào 2,4 × 105(CFU/ml), sau 36h lên men, số lượng tế bào tăng vọt lên ñạt 5,3 (CFU/10-9ml), tiếp tục tăng sau 48h lên men khoảng thời gian 60h, số lượng tế bào vi khuẩn ñạt cao 9,2 (CFU/10-9ml), sau ñó mật ñộ tế bào giảm nhẹ thời ñiểm 72h giảm mạnh sau 84h lên men Kết ñược giải thích sau: Ở 36h, thời gian nuôi cấy ngắn, vi khuẩn ñã kết thúc pha logarit (pha luỹ tiến) bắt ñầu bước sang pha ổn ñịnh, có tăng lên rõ rệt số lượng số lượng vi khuẩn tăng lên chưa ñầy ñủ chưa trạng thái ổn ñịnh Thời ñiểm 48h 60h khoảng thời gian vi khuẩn ñạt ñược số lượng tế bào cao ổn ñịnh Nhưng thời gian lên men kéo dài, dinh dưỡng môi trường lên men giảm, ñồng thời sản phẩm trình lên men axit lactic sinh làm hàm lượng axit tổng tăng gây ức chế phát triển vi khuẩn Lactobacillus plantarum, ñó số lượng vi khuẩn bắt ñầu giảm dần sau 72h lên men giảm mạnh mẽ thời ñiểm 84h Tóm lại, thời gian 60h thời gian thích hợp ñể thu ñược mật ñộ tế bào cao lên men nước cam từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum 3.4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN MẬT ĐỘ TẾ BÀO VI KHUẨN TRONG QUÁ TRÌNH TẠO PROBIOTIC NƯỚC CAM ÉP Để nghiên cứu ảnh hưởng tương tác yếu tố công nghệ ñến mật ñộ tế bào, ñây ñã chọn qui hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần, với mức yếu tố ảnh hưởng (TĐY 23) Sau làm thí nghiệm thăm dò, ñã chọn ñiều kiện thí nghiệm bảng 3.2 Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 - 19 - Bảng 3.2 Mức, khoảng biến thiên yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố Mức yếu tố Khoảng ảnh hưởng biến thiên, Mức Mức Mức cao Từ phương án ñã chọn ñiều kiện thíthấp nghiệm bảng ∆Z 3.3, xây dựng ma20trận thực nghiệm tiến tiến hành Z (%) 21 19 hành thí nghiệm 1 theo ma trận, kết ñược biểu diễn bảng 3.4 Z2(0C) 35 32,5 37,5 Z3(giờ) 60 48 2,5 72 12 Bảng 3.3 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần TYT 23 STT Z1 Z2 Z3 x0 x1 x2 x3 Y (CFU/10-9ml) 21 37.5 72 + + + + 8,90 19 37.5 72 + - + + 9,40 21 32.5 72 + + - + 9,20 19 32.5 72 + - - + 9,70 21 37.5 48 + + + - 8,50 19 37.5 48 + - + - 9,00 21 32.5 48 + + - - 9,20 19 32.5 48 + - - - 9,00 20 35 60 + 0 9,50 10 20 35 60 + 0 9,40 11 20 35 60 + 0 9,30 Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 - 20 - Giả sử phương trình hồi quy mật ñộ tế bào vi khuẩn có dạng sau: Y= b0+b1x1+ b2x2+ b3x3+b12x12+ b13x13+ b23x23+ b123x123 (3.1) Sau tính toán hệ số b kiểm tra tương thích, ta tìm ñược phương trình hồi quy sau: ~ Y = 9,1125 - 0,1625x1 - 0,1625x2 + 0,1875x3 (3.2) Từ phương trình 3.2 ta nhận thấy tăng thời gian lên men mật ñộ tế bào vi khuẩn tăng; ngược lại, tăng nồng ñộ chất nhiệt ñộ lên men mật ñộ tế bào vi khuẩn có xu hướng giảm Tuy nhiên, tăng hay giảm mật ñộ tế bào vi khuẩn nằm giới hạn khảo sát 3.5 TỐI ƯU CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN Từ phương trình hồi quy thu ñược: ~ Y = 9,1125 - 0,1625x1 - 0,1625x2 + 0,1875x3 Dùng Excel-Solver xử lí phương trình hồi quy với mục ñích tìm ñiều kiện tối ưu thông số ñể mật ñộ tế bào vi khuẩn cao Kết toán tối ưu là: x1 = -1, x2 = -2,5, x3 = 12, Ymax=11,93 Đổi sang biến thứ nguyên ta có: Z 1opt = 19%; Z 2opt = 32,5 C; Z 3opt = 72h Như vậy, mật ñộ tế bào vi khuẩn ñạt cực ñại Ymax= 11,93 với ñiều kiện lên men nồng ñộ chất: 19%; nhiệt ñộ nuôi cấy: 32,50C; thời gian nuôi cấy: 72h 3.6 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH LÊN MEN NƯỚC CAM ÉP TỪ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM Qua trình nghiên cứu, ñề xuất quy trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum hình 3.6 Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 - 21 Cam sành Phân loại, làm Chần Bóc vỏ, bỏ cùi Giống gốc Lactobacillus plantarum Ép Lọc lần Hoạt hóa Nhân giống cấp (300C, 18h) Làm dịch Lọc lần Phối chế (Bx=19%) Ly tâm (5000v/phút, 15 phút) Thanh trùng (900C,10 phút) Làm nguội Sinh khối vi khuẩn Bổ sung giống Rót bao bì Lên men (32,50C; 72h) Bảo quản lạnh (40C, tuần) Hình 3.6 Quy trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 - 22 - THUYẾT MINH MỘT SỐ CÔNG ĐOẠN CỦA QUY TRÌNH a Phối chế: Sau phối chế, dịch cam ép có thông số sau: Bx=19%; hàm lượng axit tổng=0,8%; pH=4,1 b Công ñoạn nhân giống bổ sung giống vào dịch lên men Hoạt hóa: Chủng giống Lactobacillus plantarum dạng ñông khô ñược nuôi môi trường MRS lỏng ñể hoạt hóa giống trước sử dụng Nhân giống cấp 1: Khuẩn lạc vi khuẩn Lactobacillus plantarum sau hoạt hóa ñược ñưa môi trường MRS lỏng có bổ sung thêm 50 ml dịch cam ép nhằm mục ñích ñể vi khuẩn quen dần với môi trường sống ñể cho vào dịch cam ép, vi khuẩn tăng sinh khối cho mật ñộ tế bào cao từ ñầu Nuôi vi khuẩn 300C vòng 18h ñể ñược giống cấp Ly tâm: Giống cấp ñược ly tâm 5000 vòng/phút, 15 phút ñể thu sinh khối vi khuẩn Vì sinh khối vi khuẩn tồn sản phẩm nên sinh khối thu ñược ñược rửa 2-3 lần nước muối sinh lí ñể loại bỏ hết hóa chất có môi trường MRS Các mẫu ñược chọn bổ sung vào dịch cam ép có mật ñộ tế bào ño ñộ ñục 610nm khoảng OD610nm = 0,950 - 1,044 Bổ sung giống: Sinh khối vi khuẩn Lactobacillus plantarum thu ñược ñược bổ sung vào dịch cam ép ñiều kiện vô trùng theo tỉ lệ giống:dịch cam ép=1:10 [22] c Công ñoạn lên men Theo kết nghiên cứu phần 3.5 trình lên men nuôi sinh khối vi khuẩn Lactobacillus plantarum ñược tiến hành nhiệt ñộ 32,50C với thời gian 72 ñể thu ñược sản phẩm Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 - 23 - probiotic nước cam ép có số lượng vi khuẩn Lactobacillus plantarum ñạt cao Sinh khối vi khuẩn ñạt ñược sau 72h lên men >109 CFU/ml d Công ñoạn kiểm tra thành phẩm: Nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, sản phẩm thực phẩm ñều phải tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng theo quy ñịnh Bộ y tế Tuy nhiên, ñồ uống probiotic lĩnh vực nên Việt Nam chưa có quy ñịnh cụ thể tiêu chuẩn chất lượng loại sản phẩm Do ñó, tiến hành kiểm tra số tiêu hoá lí (bảng 3.7) tiêu vi sinh (bảng 3.8) thường bắt buộc ñối với loại ñồ uống ñóng chai Bảng 3.7 Các tiêu hóa lí thành phẩm probiotic nước trái STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết Nồng ñộ chất khô % 17,3 Axit tổng số % 1,08 pH pH 3,78 Bảng 3.8 Chỉ tiêu vi sinh thành phẩm probiotic nước trái STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết Tổng số bào tử nấm men CFU/ml Tổng số bào tử nấm mốc CFU/ml Coliforms CFU/ml E.coli CFU/ml Tổng số vi sinh vật hiếu khí CFU/ml 4,8.108 Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 - 24 - Như vậy, xem sản phẩm nước trái nghiên cứu ñược ñồ uống probiotic 3.7 THEO DÕI SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 3.7.1 Các tiêu vi sinh sản phẩm sau tuần bảo quản Qua tham khảo số tài liệu [9], [15], [22] chọn bảo quản sản phẩm 40C ñể trì sống Lactobacillus plantarum ức chế hoạt ñộng lên men làm chuyển hóa ñường vi khuẩn Kết sau tuần bảo quản lạnh 40C, mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum có giảm mức cao (hơn 106CFU/ml) 3.7.2 Các tiêu hóa lí sản phẩm sau tuần bảo quản Các vi khuẩn Lactobacillus plantarum sống sót sử dụng chất có môi trường ñể trao ñổi chất trì sống, ñiều làm cho nồng ñộ chất khô probiotic nước cam ép giảm từ 17,3% xuống 15,8% Kết hoạt ñộng trao ñổi chất kéo theo sản sinh axit lactic làm giảm pH môi trường Sau tuần bảo quản, hàm lượng acid tổng tăng thêm 0,12% từ 1,04% lên 1,16% sản sinh acid lactic Đồng thời với hàm lượng acid tổng tăng, giá trị pH giảm từ 3,78 xuống 3,58 tuần thứ Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 - 25 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã xác ñịnh ñược số tiêu hóa lí nước cam ép (quả cam sành), kết cho thấy nước cam ép ñạt yêu cầu trình nghiên cứu sản xuất Đã nghiên cứu ảnh hưởng ñơn biến yếu tố (nồng ñộ dịch lên men, nhiệt ñộ thời gian lên men) ñến mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum trình tạo probiotic nước cam ép Từ ñó ñã xác ñịnh ñược số mức sở cho bước quy hoạch thực nghiệm 23 là: Nồng ñộ dịch lên men: 19% - 21% Nhiệt ñộ lên men: 32,50C - 37,50C Thời gian lên men: 48h - 72h Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 23 ñã xác ñịnh ñược ảnh hưởng ñồng thời yếu tố ñến mật ñộ tế bào vi khuẩn Lactobacillus plantarum trình tạo probiotic nước cam ép Kết ñược thể phương trình hồi quy: ~ Y = 9,1125 - 0,1625x1 - 0,1625x2 + 0,1875x3 Phương trình hồi quy cho thấy tăng thời gian lên men mật ñộ tế bào vi khuẩn tăng; ngược lại, tăng nồng ñộ chất nhiệt ñộ lên men mật ñộ tế bào vi khuẩn có xu hướng giảm Tối ưu hóa phương trình hồi quy phần mềm ExcelSolver ñể ñưa thông số tối ưu cho trình tạo probiotic nước cam ép là: Nồng ñộ chất khô: 19% Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 - 26 - Nhiệt ñộ lên men: 32,50C Thời gian lên men: 72h Mật ñộ tế bào vi khuẩn probiotic ñạt ñược 11,93 × 109CFU/ml Đã ñề xuất ñược quy trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum tạo ñược sản phẩm probiotic nước trái qui mô phòng thí nghiệm Đã khảo sát ñược ảnh hưởng thời gian bảo quản ñến thay ñổi chất lượng sản phẩm sau tuần bảo quản nhiệt ñộ 40C KIẾN NGHỊ Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm probiotic nước trái ñể biết ñược mức ñộ ưa thích thị trường ñối với sản phẩm Nghiên cứu bổ sung chất chống lắng phụ gia khác ñể cải thiện chất lượng cảm quan sản phẩm Nghiên cứu tạo sản phẩm ñồ uống probiotic nước trái từ chủng vi khuẩn probiotic khác Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium… Và từ nguyên liệu trái khác cà rốt, lựu, táo, lê Footer Page 26 of 126 ... công nghệ tối ưu cho trình tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum - Đề xuất quy trình công nghệ tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum... cứu trình tạo sản phẩm probiotic nước trái từ vi khuẩn Lactobacillus MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ñến trình lên men nước cam ép từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Từ ñó... cảm quan sản phẩm Nghiên cứu tạo sản phẩm ñồ uống probiotic nước trái từ chủng vi khuẩn probiotic khác Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium… Và từ nguyên liệu trái khác